صدا شناسی موسیقی

صدا شناسی موسیقی

(بخش فیزیک موسیقی)

قسمت اول :پیش گفتار

حمد شایان و شکر بی پایان سامع الا صواتی را سزاست که نغمه سرایان خوش آواز و سرود گویان عراق و حجاز در چهار گاه جهان و حصار دوران از تاجیک و ترک به نواهای کوچک و بزرگ که در خارائی دل شرر زنند و در دل خارا اثر کند . بیا تا “وظلولا”بوصف کمالش مترنم اند . و بنعت جلالش متنغم.در هر نهضت آشکار مویه کنان شور عشق بر سر دارند و به گدایی درش بر شه ناز آرند. به راستی با حب او موالف اند و

با غیر او مخالف . بغلبات هوای شوقش مغلوبند و به جلوات آثار عشقش مجذوب . بدان که علم موسیقی یکی از اصول حکمت ریاضی است که علم به احوال نغم و اختلاف آن ابعاد و انتقالات و ایقاع و کیفیت تالیف و وضع حکماست که روح را از آن لذتی و فرحی است نه جسم را و موضوع آن سمع است و نفس به واسته آن حرکتی و جنبشی حاصل شود و از آن لذت یابد . بانگ گردش های چرخ است این که خلق میسرایندش به تنبور(طنبور)و به حلق مومنان گویند که آثار بهشت نغز گردانیده هر آواز زشت

ما همه اجزای آدم بوده ایم

در بهشت آن احن ها بشنودهایم

پس حکیمان گفته اند این لحن ها

از دوار چرخ بگرفتیم م

قسمت دوم : گام فیثاغورث
در یونان قدیم موسیقی شناسی نظیر فیثاغورث و ارسطو و افلاطون و بطلمیوس در جستجو رابطه ای بین ابعاد موسیقی و اوضاع و احوال آسمان و خواص روح بودند. فیثاغورثیان که در راس آنان فیثاغورث ریاضیدان مشهور یونان قدیم قرار دارد به عدد به چشم خدایی مینگریستند و موتقد بودند که همه چیز از مادی و معنوی را میتوان با کمک عدد تعبیر کرد .آنها موتقد بودند که نه تنها طول و وزن زمان را میتوان با عدد بیان کرد بلکه حتی وجدانیات هم قابل تفسیر به وسیله عدد هستند. به همین مناسبت عدد برای آنها جنبه سحر امیز داشت که به آن همچون خدای خود احترام میگذاشتند. به اعتقاد آنان اعداد حکم فرمایی میکنند و عدد اصل هر حقیقتی به شمار میرود به عبارت دیگر در کنه هر شی عددی نهفته است که قدرت انان در گردش ستارگان نمودار و در وجود انسان عملیات او حاکم و به خصوص در ملایمت فواصل موسیقی دخالت دارد . موسیقی حقیقی آن است که از حرکات و اوضاع ستارگان نتیجه شود و فهم آن میسر نیست مگر با مطالعه روابط صداهای آن و اوضاع آسمان و آین روابط را با نصت های عددی نشان میدادن

قسمت سوم :صوت چیست و صدا چه پدیدهای است؟

صوت از ارتعاشهای سریع اجسام به وجود می آید. مثلا وقتی ما جسمی را به درون آب راکت بیندازیم در درون اب راکت موجها و دایرهایی از نقطه برخورد جسم با آب به وجود می آید و بزرگتر میشود و محو میگردد .وقتی که ما صدایی را میشنویم عینا همین تغیرات وجود دارد . این موجها هم در موقع سقوط جسم منتشر میشود و منطقه ای از هوا را فشرده میسازد تا صدای سقوط جسم با زمین یا اجسام دیگر به گوش ما میرسد

*************************************************

قسمت چهارم : منبع اصلی صوت

عبارت است از علتی که باعث تمرکز هوا میشود و ممکن است این علل گوناگون داشته باشد. بنابراین هر جسمی به هر طریقی در هوا حرکت کند تموج ایجاد میکند . جسم مولد صوت ممکن است جامد یا مایع یا گاز باشد .ارتعاش این گونه اجسام به صورت حرکت موج در فضایی مانند هوا منتشر میگردد

قسمت پنجم: عامل انتقال صوت

تنها جسم مرتعش و گوش برای احساس صوت کافی نیست و لازم است بین جسم تولید کننده صوت وگوش جسمی مانند جامد یا مایع یا گاز وجود داشته باشد تا بتواند نوسانات جسم را ذزه به ذره منتقل کند و گوش ما صدا را احساس کند و به سادگی میتوان فهمید که انتشار صوت در جای ماده میباشد محال و غیر ممکن است مثال اینکه صوت در خلا منتشر نمیشود .

توضیح در مورد ارتعاش

حرکت رفت آمدی منظم نقطه مادی را ارتعاش میگویند مانند نوسان آونگ ساعت یا نوسان چوپ پنبه ای روی سطح آب و یا ارتعاش شاخه های دیاپازون و تارهای موسیقی که دارای آثار تناوبی یا حرکت ارتعاشی هستند .

*************************************************

قسمت ششم: مشخصات ارتعاشارتعاش به وسیله امتداد دامنه ای بسامد و زنگ مشخص میشود. امتداد ارتعاشی خطی استکه رفت و آمد نوسان روی آن انجام میگیرد . فاله هر یک از دو امتداد نوسان را از مبدا دامنه (amplitude) و شماره نوسان ها در هر ثانیه بسامد (frequence) گویند . زنگ یا تنین (timbre) نیز چگونگی حرکت نوسانی را میسازد . گاهی به جای فرکانس زمان یک نوسان کامل را در نظر میگیرند و آن را دوره یا پریود میخوانند . معمولا دامنه را با حرف (a) فرکانس را با حرف(n) و پریود را با (t) نمایش میدهند. پریود و فرکانس عکس یکدیکرند مثلا اگر فرکانس نوت۳la را ۴۳۵ فرض کنیم یعنی جسم مولد آن ۴۳۵ مرتبه در ثانیه نوسان می کند . بنابراین زمان یک دوره نوسان برابر ۱ بر ۴۳۵۵ ثانیه میگردد .

فرکانس مهمترین عامل معرف ارتعاش است در مورد صدا هر چه فرکانس صوتی بیشتر باشد صدا زیرتر و هر چه کمتر باشد صدا بم تر است همچنین هر چه دامنه ارتعاش زیادتر گردد شدت آن بشتر و هر چه دامنه کم شود شدت صدا کم میگردد

*************************************************

توضیح در مورد la3

از اینجا اختلاف بین موسیقی دانان و فیزیک دانان شروع میشود. فیزیک دانان آن صدای la=5/3 را که گام دیاتونیک معمولی با فاصله ششم بزرگ معرفی میشود قبول ندارند و میگویند این فاصله نه در آرمونیک های بالا رونده و نه پایین رونده موجود نیست . و بنابراین جایی از نظر فیزیک دانان نمیتوان برای ان یافت و چون موسیقی دانان صدای۵/۳  مطبوع را تشخیص می دهد بعضی از فیزیک دانان برای وارد نمودن فاصله ششم بزرگ با نصبت ۵/۳ از این اصل استفاده میکنند .

صداهای هارمونیک در یک گام نسبت به هم مطبوع اند. بنا بر اصل مزبور دو صدای Si و Re  یعنی آرمونیک های نهم وپانزدهم نسبت به هم خوش صدا هستند.

 

*************************************************

توضیح در مورد موج

نقل ارتعاش ار نقطه ای به نقطه دیگر که در فضای مادی حرکت ظاهری ایجاد می کند. مانند موج آب. موج حامل انرژی ارتعاش است.معرف موج  جهت انتشار آن است که در امتداد آن پیشروی می کند.

قسمت هفتم : موج های عرضی وطولی

هرگاه جهت پیشروی موج در امتداد عمود باشد آن را موج عرضی(transverseale) گویند مانند موج آب (اگر چوب پنبه ای را در آب بیندازیم امتداد نوسان عمود بر سطح آب است در حالی که موج حاصل از آن در سطح آب پیشروی می کند) همچنین است موج ارتعاش بر سیم های پیانو و اسباب های زهی.

هر گاه امتداد ارتعاش منتبق بر جهت انتشار موج باشد آن را موج طولی یا (lonjitudinal) خواند . مانند موجی که در اثر وزش نسیم در مزرعه ای گندم ایجاد می شود . رفت و آمد خوشه های گندم در امتداد انتشار موج انجام میگیرد . همچنین از ارتعاش طبقات درون لوله های صوتی مانند فلوت وقره نی و غیره …

قسمت هشتم : سرعت انتشار موج

به عبارت دیگرانتشار موج فاصله ای است که در یک ثانیه پیشروی می کند و در فضای مادی یک نواخت و یک جنس متشابه است و با قابلیت ارتجاع و تراکم آن تغییر مییابد . هر چه قابلیت ارتجاع فضای ناقل ارتعاش بیشتر باشد سرعت انتقال موج در آن بیشتر و هر چه تراکم آن بیشتر باشد سرعت انتشار کمتر است

چون تغییر درجه حرارت در دو عامل تراکم و ارتجاع جسم موثر است پس سرعت انتشار صدا بستگی به درجه حرارت دارد . هر چه حرارت بالا رود سرعت انتشار موج زیاد میشود و بلعکس . سرعت صوت در فشار ثابت و دما متغییر از رابطه زیر نتیجه میشود .

که در آن v)) سرعت صوت در گاز (t) درجه حرارت (v/0) سرعت صوت در گاز ۰ در جه و ضریب انبساط گاز برابر۱/۲۷۳ است به (a) نمایش میدهد

الف: به ازای هر درجه تعغیر حرارت سرعت صوت در هوا ۰/۶ متر بر ثانیه تغییر میکند

ب: سرعت در لوله ای پر از گاز غیر از هوا با سرعت صوت در هوا تفاوت دارد مثلا اگر در محیطی که هیدروژن خالی باشد صدایی ایجاد شود آن صدا خیلی زودتر از هوا به گوش میرسد از روی آزمایش های سادهای که به عمل آمده و برای هر کس امکان چنین آزمایشی وجود دارد ثابت شده که سرعت صوت (به شرط اینکه هوا ۰ درجه باشد ) ۳۳۱ متر بر ثانیه و در آب۱۴۳۵ متر بر ثانیه است

ج: سرعت صوت در هوا با زیاد شدن درجه حرارت زیاد میشود .

د: سرعت صوت در شرایط مختلف تغییر میکند مثلا سرعت صوت در گاز انیدرید کربونیک شده به مراتب کمتر از هواست زیرا مولکول های این گاز درشتر و بزرگتر از هواست در نتیجه سرعت آن کمتر از هوا خواهد بود

و: مایعات بهتر از گازها و جامدات بهتر از مایعات صوت را منتشر میکند زیرا مولکول های مایعات مثل مولکول های هوا آزاد نیستند که به هر طرف حرکت کنند وقتی صوت به وسیله مایعات منتقل میشوند صدا تندتر از وقتی است که به وسیله هوا منتقل میگردد . در جامدات مولکول ها خیلی به هم نزدیک هستند  از این جهت جامدات صدا را بهتر منتقل میکنند .

 

******* نتیجه *******

–          صوت آنا”در فضا منتشر نمی شود .

–          سرعت صوت کمتر از سرعت نور است.

–          سرعت صوت بستگی به شدت ضربه یا به شدت و ضعف صدا ندارد.

–          سرعت صوت به درجه حرارت و جنس محیط بستگی دارد.

 

قسمت نهم:تعین سرعت صوت

در مورد تعین سرعت صوت تجارب بسیاری به عمل امده است که اغلب نتایج آن با یکدیگر تطبیق نمی نمود و دلیلش آن است که عوامل چندی مانند جریان باد و درجه حرارت واختلا ف نسبت بین اجزای هوا در سرعت صوت دخالت دارند که در ابتدا متوجه نکلت نبودند تا آنکه علوم پاریس هیئتی را برای تحقیق سرعت صوت مامور کرد و کاسینی و مارال دی و دلاکر جزو آن عده بودند که سرعت صوت را ۳۴۵ متر بر ثانیه به دست آوردند چندی بعد اداره معروف به (طول جغرافیایی فرانسه ) در ژانویه سال ۱۸۶۲ میلادی توسط آراگوگیلو وساک و هومبلد و ماتیو آزمایشی در حرارت ۱۵ درجه انجام دادند و سرعت انتشار صوت را ۳۴۰ متر بر  ثانیه تعین نمودن در ۱۸۲۷ میلادی کلادن و اشتو رن برای تعین سرعت صوت در آب تجربه ای در زیر دریاچه ژنو به عمل آوردند و سرعت سیر صوت را در آبی که حرارتش۸ درجه بود ۱۴۳۵ متر بر ثانیه یافتند به همین طریق بیو و مارتن که در لوله های فلزی مجرای آب تجربه نمودند سرعت انتشار صوت را ئر جامدات ۳۵۰۰ متر بر ثانیه به دست آوردند

 

*** توضیح در مورد تداخل امواجinterferencw

تداخل در اصطلاح تاثیر متقابل دو دستگاه موج بر یکدیگر در برخورد آنها با هم سبب تغیر دامنه آنها می گردد گویند .

قسمت دهم: انکسار صوت

در فضای مادی یکنواخت و یکسان از یک نقطه منبه صوت موج های کروی ایجاد می شود. هرچه از منبع صوت دور شویم از انحنای به سطح کره کاسته می شود و به موج مسطح نزدیک می گردد اگر تراکم فضای مادی در همه جهات یکسان نباشد مثلا درجه حرارت در مناطق مختلف هوا تغیر کند سرعت

سرعت انتشار صوت در جهات مختلف تغییر یافته و باعث تغییر شکل سطح آن میشود شکل زیر فضایی را نشان میدهد که در آن هر چه به موازت افق بالا

میرویم هوا گرمتر میشود مانند : هوای زمستانی در روز آفتابی یا موقعی که برف زمین را پوشانده باشد یا تغییر شکل سطح موج در اب نمودار است با مقایسه دو سطح موج w و w1 تغییر جهت انتشار موج یا انکسار ان محسوس میگردد در اثر این خاصیت است که در زمستان در هوای آرام و افتابی صدا از فاصله بسیار دور شنیده میشود اختلاف درجه حرارت در هوایی سالن تئاتر یا ارکستر بین طبقات مجاور کف و سقف آن باعث انکسار صدا میگردد و این عامل در موضوع اکوستیک ساختمانی دخالت دارد

قسمت یازدهم: انعکاس و جذب صوت

امواج صوتی در محیط قال ارتعاش به کلیه جهات فرستاده می شود  شعاع این امواج به تدریج بزرگتر شده و وقتی آمواج صوتی مانند امواج هوا به مانع سختی برخورد نماید مقداری منعکس و بقیه جذب میگردند در انعکاس موج تابش و موج منعکس قرینه یکدیگرند شعاع تابش و شعاع انعکاس صوت با عمود خارج از نقطه از تابش بر سطح انعکاس زوایای مساوی تشکیل میدهند ثانیا” این سه خط یک سطح واقع میباشد مانند سطح دیوار .

وقتی طح مانع خشن و غیر منظم باشد انعکاس منتشر میگردد و این شکل انعکاس هنگامی محسوس است که حدود بی نظمی آن یعنی فاصله بین دو برآمدگی روی سطح آن با طول موج قابل مقایسه باشد میزان انرژی منعکس نسبت به موج تابش بستگی به جنس مانع دارد .

مثلا اگر دیوار سقف محکم و سطح آن صاف باشد انرژی منعکس زیاد است و مقدار ناچیزی جذب میشود موج جذب شده در مانع به دو قسمت تقسیم میشود مقداری از آن در خود مانع تلف میشود و مقداری دیگر به خارج نقل میگردد.

مقدار انرژی جذب شده نیز بستگی به جنس استحکام مانع دارد.

*** توضیح در مورد پژواک یا Echo et  Reverberation

اگر سطح انعکاس از موج از منبع صوت چنان دور باشد که شنونده صدای منعکس را از صدای تابش جدا بشنود کلمات ادا شده دوبار و جدا از هم شنیده میشوند این گونه انعکاس را پژواک یا Echo خوانند .

*************************************************

قسمت دوازدهم: موجهای ایستاده

هر گاه دو موج با دامنه و طول موجهای مساوی بر خلاف جهت یکدیگر پیشروی کنند از تداخل آنها موج ایستاده تشکیل میشود و به این سبب ایستاده یا ساکن گویند که در این مورد موج حاصل مثل معمول پیشروی نمیکند و بدان ماند که در جای خود ساکن است از آن جمله است موجهای ایستاده که از تداخل موجهای تابش و منعکس ایجاد میگردد در شکل ۷ چگونگی ایجاد موجهای ایستاده آمده است از منبع صوت تابش a  رو به دیوار در جهت پیکان پیشروی نموده و پس از برخورد به آن منعکس میشود موج منعکس b در جهت مخالف رو به منبع صوت برمیگردد چون با روشی که در تداخل امواج شرح آن گذشت موج منتجع را بیابیم ملاحضه میشود که نقاط مظایب نقطه c  در این مورد همگی روی خط افق قرار میگیرند یعنی نقاط واقع در مسیر دو موج تابش و منعکس در مبدا نوسان می ایستد.

قسمت سیزدهم : روش ایجاد موج ایستاده

موج های ایستاده را با روش های گوناگون میتوان ایجاد نمود روش ساده به این طریق است لوله ای شیشهای به طول ۴۰ و به قطر ۵/۲ سانتی متر گرفته مقداری گرد چوب پنبه در آن میریزیم یک سر آن چوب پنبه قرار میدهیم و به یک سر دیگر دهانه (سوتی) وصل میکنیم و آن را افقی نگه میداریم چون در آن سوت بزنیم موج تابش از دهانه لوله رو به قاعده پیشروی کرده پس از برخورد و انعکاس رو به قاعده بر می گردد و ایجاد موج ایستاده میکند و نقاط گره یا شکم ه خوبی دیده میشود در نقاط گره گرد چوب پنبه ساکن و در نقاط شکم ماکزیمم حرکت دارند

موارد استعمال موجهای ایستاده :

به وسیله ایجاد موجهای ساکن میتوان فرکانس صوت و سرعت انتشار آن را در فضاهای مختلف اندازه گیری نمود

۱-اندازه گیری فرکانس صوت:  در آزمایش پیش فاصله ما بین دو گره متوالی را که برابر این طول موج است به دقت اندازه میگیریم دو برابر آن طول موج میشود و با رابطه یک که بین طول موج انتشار و فرکانس صوت موجود است با دانستن سرعت صوت میتوان فرکانس آن را اندازه گرفت

۲-اندازه گیری سرعت صوت:برای اندازه گیری سرعت صوت در فضاهای مختلف میتوان با این روش عمل نمود لوله فلزی طویلی اختیار نموده و یک دهانه آن را به مولد صوت الکتریکی وصل میکنیم و در دهانه دیگر پیستونی قرار میدهیم که به دلخواه میتوان جلو و عقب برد و فاصله بین منبع صوت و سطح انعکاس را زیاد و کم میکنیم در طرف منبع صوت لوله دارای دو دهانه دیگر است از یکی از آنها به وسیله شیر ی گازهای مختلف را در لوله ای وارد میکند و به دیگری دستگاه گیرنده که ممکن است الکتریکی باشد وصل میکنیم و قوت و ضعف صدا را به وسیله آن میتوان شنید چون منبع صوت را به کار بیندازیم و پیستون را از دهانه لوله به تدریج رو به منبه صوت جلو ببریم صدا در دستگاه گیرنده به تناوب قوی و ضعیف میشود فاصله دو وضع پیستون که معرف دو قوت متوالی صدا باشد برابر نیم طول موج است حال با اندازه گیری طول موج و دانستن فرکانس منبع صوت از رابطه زیر که نتیجه /آن از رابطه یک بالا است سرعت صوت در فضای مختلف به دست ِآید

 

طول موج * فرکانس = سرعت انتشار صوت

**************** نتیجه گیری *************************

در این تحقیق تل میزانی که برای موسیقی دان لازم و کافی مینماد مسائل مربوط به اکوستیک شرح داده شده  از اثباط علمی موضوعات خوداری گردیده است و فقط در بعضی موارد فرمولهای لازم به ساده ترین شکل ارائه شده است مطالع این نحقیق برای دانش آموزان و دانش جویان و فیزیک دانان که میخواهند در رشته اکوستیک موسیقی یا الکترو اکو ستیک یا اکو ستیک فیزیولوزیک یا اکوسیتیک الکترونیک و اکوستیک ساختمانی مطالعه و تحققیق نمایند نیز مفید به نظر میآید

تهیه و گرد آوری : عمران قربانی فعال

ویرایشگر: جعفر دوستی و محمود فرح آور

    معرفی منابع مورد استفاده

۱-          نام و نام خاوادگی نویسنده: امین شهمیری

۲-          نام کتاب : صدا شناسی موسیقی

۳-          نوبت چاپ:ششم

۴-          نام ناشر:…………….

۵-          محل انتشار: شرکت انتشارات خارزمی

۶-          سال انتشار: ۱۳۵۲

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *